本申請屬于半導(dǎo)體工藝，尤其涉及一種半導(dǎo)體工藝設(shè)備及其脈沖調(diào)節(jié)等離子體方法。

背景技術(shù)：

1、根據(jù)摩根定律，同樣面積芯片上晶體管數(shù)量每隔18-24個月增加一倍，因此芯片加工愈加精細(xì)，芯片刻蝕線寬不斷減小，等離子體誘發(fā)損傷(plasmae?induced?damage，pid)問題愈發(fā)突出。為實現(xiàn)等離子體密度與能量的分別控制，通常在電容耦合等離子體(capacitor?coupled?plasma，ccp)刻蝕中使用兩個不同頻率的射頻電源，即使用高頻射頻電源來控制等離子體密度，以及使用低頻射頻電源來控制等離子體能量。然而，由于這些射頻電源均為傳統(tǒng)連續(xù)波(cw)射頻源，因而，在刻蝕中會對刻蝕材料表面造成較大的等離子體誘發(fā)損傷，無法滿足當(dāng)前的刻蝕工藝需求。為此，同步脈沖技術(shù)被發(fā)明出來。隨后，為提升同步脈沖技術(shù)的等離子體工藝窗口，level-level同步脈沖技術(shù)基于同步脈沖技術(shù)被發(fā)明出來。

2、然而，無論同步脈沖技術(shù)，還是level-level同步脈沖技術(shù)，其雖然可通過改變脈沖頻率和占空比，達(dá)到調(diào)節(jié)等離子體參數(shù)的目的，以降低等離子體誘發(fā)損傷。但由于其高頻射頻電源的功率變化周期均基于同步脈沖的周期，而同步脈沖的脈沖周期一般會相當(dāng)于幾十甚至幾千個射頻周期，這會使得這些技術(shù)中的高頻射頻電源的功率變化周期為幾十甚至幾千個射頻周期，進而使得高頻射頻電源的功率變化方式有限，導(dǎo)致無法滿足產(chǎn)品的更多刻蝕需求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本申請實施例提供一種半導(dǎo)體工藝設(shè)備及其脈沖調(diào)節(jié)等離子體方法，旨在解決現(xiàn)有脈沖調(diào)節(jié)等離子體方法中的高頻射頻電源的功率變化周期為幾十甚至幾千個射頻周期，進而使得高頻射頻電源的功率變化方式有限，導(dǎo)致無法滿足產(chǎn)品的更多刻蝕需求的技術(shù)問題。

2、第一方面，本申請實施例提供一種半導(dǎo)體工藝設(shè)備的脈沖調(diào)節(jié)等離子體方法，所述半導(dǎo)體工藝設(shè)備包括用于等離子體刻蝕中的高頻射頻電源和低頻射頻電源，所述脈沖調(diào)節(jié)等離子體方法包括以下步驟：

3、設(shè)置第一脈沖，以通過所述第一脈沖控制所述高頻射頻電源和所述低頻射頻電源進行同步開斷；

4、設(shè)置第二脈沖，以通過所述第二脈沖在所述低頻射頻電源的每個射頻周期內(nèi)依次形成多個不同的功率控制期；

5、在不同的所述功率控制期，將所述高頻射頻電源的功率幅值調(diào)整為不同的功率值，以調(diào)節(jié)所述半導(dǎo)體工藝設(shè)備的等離子體。

6、可選的，在一些實施例中，所述高頻射頻電源的頻率范圍為大于40mhz，所述低頻射頻電源的頻率范圍為200khz～3.2mhz。

7、可選的，在一些實施例中，所述多個不同的功率控制期依次為第一功率控制期、第二功率控制期、第三功率控制期和第四功率控制期；

8、所述第一功率控制期對應(yīng)所述低頻射頻電源的功率由零值到正電壓最大值變化的時期；

9、所述第二功率控制期對應(yīng)所述低頻射頻電源的功率由正電壓最大值到零值變化的時期；

10、所述第三功率控制期對應(yīng)所述低頻射頻電源的功率由零值到負(fù)電壓最大值變化的時期；

11、所述第四功率控制期對應(yīng)所述低頻射頻電源的功率由負(fù)電壓最大值到零值變化的時期。

12、可選的，在一些實施例中，所述第一功率控制期的持續(xù)時間和所述第二功率控制期的持續(xù)時間均小于1/4個所述低頻射頻電源的射頻周期，且所述第一功率控制期的持續(xù)時間小于所述第二功率控制期的持續(xù)時間；和/或，

13、所述第三功率控制期的持續(xù)時間和所述第四功率控制期的持續(xù)時間之和均大于1/2個所述低頻射頻電源的射頻周期，且所述第三功率控制期的持續(xù)時間小于所述第四功率控制期的持續(xù)時間。

14、可選的，在一些實施例中，所述在不同的所述功率控制期，將所述高頻射頻電源的功率幅值調(diào)整為不同的功率值的步驟包括：

15、在所述第一功率控制期，將所述高頻射頻電源的功率幅值調(diào)整為第一功率值；

16、在所述第二功率控制期，將所述高頻射頻電源的功率幅值調(diào)整為第二功率值；

17、在所述第三功率控制期，將所述高頻射頻電源的功率幅值調(diào)整為第三功率值；

18、在所述第四功率控制期，將所述高頻射頻電源的功率幅值調(diào)整為第四功率值。

19、可選的，在一些實施例中，所述第一功率值等于所述高頻射頻電源的初始功率值，所述第二功率值、所述第三功率值以及所述第四功率值均小于所述高頻射頻電源的初始功率值，且所述第二功率值、所述第三功率值以及所述第四功率值中所述第二功率值最小。

20、可選的，在一些實施例中，所述第一功率值和所述第二功率值均位于第一功率值區(qū)間，所述第三功率值和所述第四功率值均位于第二功率值區(qū)間，所述第一功率值區(qū)間小于所述第二功率值區(qū)間。

21、可選的，在一些實施例中，所述第一功率值和所述第二功率值均位于第三功率值區(qū)間，所述第三功率值和所述第四功率值均位于第四功率值區(qū)間，所述第三功率值區(qū)間大于所述第四功率值區(qū)間。

22、第二方面，本申請實施例提供一種半導(dǎo)體工藝設(shè)備，包括射頻裝置和工藝腔室，所述工藝腔室具有相對放置的第一電極和第二電極，所述第一電極接地，所述射頻裝置連接所述第二電極，且所述射頻裝置工作時執(zhí)行上述的脈沖調(diào)節(jié)等離子體方法。

23、可選的，在一些實施例中，所述射頻裝置包括高頻射頻電源、低頻射頻電源、低通濾波器、時鐘信號器、脈沖控制器以及同步信號發(fā)生器；

24、所述低頻射頻電源和所述高頻射頻電源分別連接所述第二電極；

25、所述時鐘信號器分別連接所述低頻射頻電源和所述同步信號發(fā)生器，所述同步信號發(fā)生器連接所述脈沖控制器，所述脈沖控制器分別連接所述高頻射頻電源和所述低頻射頻電源。

26、在本申請中，其在半導(dǎo)體工藝設(shè)備的高頻射頻電源和低頻射頻電源進行等離子體刻蝕時，一方面設(shè)置第一脈沖，以通過第一脈沖控制高頻射頻電源和低頻射頻電源進行同步開斷(包括同步開啟和同步關(guān)斷)，該過程與現(xiàn)有的同步脈沖技術(shù)相同。另一方面設(shè)置第二脈沖，以通過第二脈沖在低頻射頻電源的每個射頻周期內(nèi)依次形成多個不同的功率控制期，并在不同的功率控制期，將高頻射頻電源的功率幅值調(diào)整為不同的功率值，以調(diào)節(jié)半導(dǎo)體工藝設(shè)備的等離子體。這樣一來，本技術(shù)方案，可聚焦于低頻射頻電源的一個射頻周期內(nèi)的等離子體狀態(tài)變化，即根據(jù)等離子體在低頻射頻電源的一個射頻周期內(nèi)的多種不同狀態(tài)設(shè)定高頻射頻電源的功率幅值(即入射功率的幅值)，以通過改變不同階段的高頻射頻電源的功率幅值，形成不同的脈沖模式，以應(yīng)對產(chǎn)品的不同刻蝕需求。

技術(shù)特征：

1.一種半導(dǎo)體工藝設(shè)備的脈沖調(diào)節(jié)等離子體方法，所述半導(dǎo)體工藝設(shè)備包括用于等離子體刻蝕中的高頻射頻電源和低頻射頻電源，其特征在于，所述脈沖調(diào)節(jié)等離子體方法包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖調(diào)節(jié)等離子體方法，其特征在于，所述高頻射頻電源的頻率范圍為大于40mhz，所述低頻射頻電源的頻率范圍為200khz～3.2mhz。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的脈沖調(diào)節(jié)等離子體方法，其特征在于，所述多個不同的功率控制期依次為第一功率控制期、第二功率控制期、第三功率控制期和第四功率控制期；

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的脈沖調(diào)節(jié)等離子體方法，其特征在于，所述第一功率控制期的持續(xù)時間和所述第二功率控制期的持續(xù)時間均小于1/4個所述低頻射頻電源的射頻周期，且所述第一功率控制期的持續(xù)時間小于所述第二功率控制期的持續(xù)時間；和/或，

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的脈沖調(diào)節(jié)等離子體方法，其特征在于，所述在不同的所述功率控制期，將所述高頻射頻電源的功率幅值調(diào)整為不同的功率值的步驟包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的脈沖調(diào)節(jié)等離子體方法，其特征在于，所述第一功率值等于所述高頻射頻電源的初始功率值，所述第二功率值、所述第三功率值以及所述第四功率值均小于所述高頻射頻電源的初始功率值，且所述第二功率值、所述第三功率值以及所述第四功率值中所述第二功率值最小。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的脈沖調(diào)節(jié)等離子體方法，其特征在于，所述第一功率值和所述第二功率值均位于第一功率值區(qū)間，所述第三功率值和所述第四功率值均位于第二功率值區(qū)間，所述第一功率值區(qū)間小于所述第二功率值區(qū)間。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的脈沖調(diào)節(jié)等離子體方法，其特征在于，所述第一功率值和所述第二功率值均位于第三功率值區(qū)間，所述第三功率值和所述第四功率值均位于第四功率值區(qū)間，所述第三功率值區(qū)間大于所述第四功率值區(qū)間。

9.一種半導(dǎo)體工藝設(shè)備，其特征在于，包括射頻裝置和工藝腔室，所述工藝腔室具有相對放置的第一電極和第二電極，所述第一電極接地，所述射頻裝置連接所述第二電極，且所述射頻裝置工作時執(zhí)行如權(quán)利要求1-8任一項所述的脈沖調(diào)節(jié)等離子體方法。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體工藝設(shè)備，其特征在于，所述射頻裝置包括高頻射頻電源、低頻射頻電源、時鐘信號器、脈沖控制器以及同步信號發(fā)生器；

技術(shù)總結(jié)
本申請公開了一種半導(dǎo)體工藝設(shè)備及其脈沖調(diào)節(jié)等離子體方法，屬于半導(dǎo)體工藝技術(shù)。該脈沖調(diào)節(jié)等離子體方法包括以下步驟：設(shè)置第一脈沖，以通過第一脈沖控制高頻射頻電源和低頻射頻電源進行同步開斷；設(shè)置第二脈沖，以通過第二脈沖在低頻射頻電源的每個射頻周期內(nèi)依次形成多個不同的功率控制期；在不同的功率控制期，將高頻射頻電源的功率幅值調(diào)整為不同的功率值，以調(diào)節(jié)半導(dǎo)體工藝設(shè)備的等離子體。本技術(shù)方案，其可在低頻射頻電源的每個射頻周期內(nèi)，通過改變不同階段的高頻射頻電源的功率幅值，形成不同的脈沖模式，以應(yīng)對產(chǎn)品的不同刻蝕需求。

技術(shù)研發(fā)人員：趙時琳
受保護的技術(shù)使用者：北京北方華創(chuàng)微電子裝備有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23